Очистка воздуха в барботажно-пенном пулеуловителе

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

1. Цель работы ……………………………………………….... 4
2. Теоретическая часть ……………………………………...... 4
3. Экспериментальная часть ……………………………..…. 13

3.1 Описание лабораторной установки ……………….….... 13

3.2 Методика выполнения работы и обработка

результатов ………………………………………………....... 15

1. Техника безопасности ………………………………........ 17
2. Содержание отчета ………………………………………. 18
3. Контрольные вопросы ……………..…………………..…. 18

Список рекомендуемой литературы ……………………..……19

Приложение ………………………………………………….... 20

 

Составители: к.т.н., доцент ВолгГТУ Ильин А.В.

д.т.н., профессор ВолгГТУ Голованчиков А. Б.

 

 

Методические указания к лабораторной работе «Очистка воздуха в барботажно-пенном пулеуловителе»

 

 

Редактор Шушлебина О. И.

Позиция № 224

Сдано в набор______. Подписано в печать18.04.94

Формат 60*84 1/16. Бумага газетная. Печать плоская.

Усл. печ. л. 1 . 2 . Уч. изд. л. 0.8

Тираж 100 экз. Заказ № 201. Бесплатно П. л. 1.0

Волгоградский Государственный Технический Университет.

400066, Волгоград. Пр. Ленина. 28.

Межвузовский ротапринтный участок ВолгГТУ. г. Волгоград

ул. Советская 35.

 

 

Министерство Образования РФ

Волгоградский Государственный Технический Университет

 

Кафедра промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

по курсу «Промышленная экология и технология основных производств»

 

ОЧИСТКА ВОЗДУХА В БАРБОТАЖНО-ПЕННОМ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЕ

 

 

Методические указания

 

 

Волгоград 1994

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Родионов А.И. и др. Техника защиты окружающей среды. – М.:Химия, 1989. – 512 с.
2. Родионов А.И. и др. Оборудование, сооружения, основы проектирования химико-технологических процессов защиты биосферы от промышленных выбросов. М-.: Химия, 1985. – 352 с.
3. Белов С. В. и др. Охрана окружающей среды. - М.: Высш. шк., 1991. – 319 с.
4. Ансеров Ю.М., Дурнев В. Д. Машиностроение и охрана окружающей среды. Л. Машиностроение. 1979. – 224 с.
5. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химических производств. – М.: Химия, 1971. – 784 с.
6. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию /Под. ред. Ю.И. Дытнерского. М.: Химия, 1991, - с. 30 -33.
7. Павлов К.Ф. и др. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии
8. Пирумов А.И. Обеспыливание воздуха. – М.:Стройиздат,1961. – 296 с.

 

 

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1. Изучение устройства и работы аппаратов мокрой очистки газов

2. Определение технологических параметров и эффективности очистки лабораторного барботажно-пенного пылеуловителя.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Мокрые пылеуловители имеют ряд достоинств и недостатков в сравнении с аппаратами других типов. Достоинства: 1) Небольшая стои­мость и более высокая эффективность улавливания взвешенных частиц;… 4) возможность наряду с пылью одновременно улавливать парообразные и, газообразные компоненты. Недостатки: 1)Выделение…

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

1)титульный лист, оформление которого приведено в приложении;

2) цель работы;

3)схему лабораторной установки;

4) таблицы с результатами измерений;

5)расчёты эффективности очистка, требуемого расхода поступающей на решетку воды, действительной скорости воздуха в корпусе пылеуловителя с приведением расчетных формул и расшифровкой символов;

6)выводы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1)Что представляет собой мокрая очистка газов?

2)Каковы достоинства и недостатка мокрых пылеуловителей в сравнении с аппаратами других типов?

3) Как делятся аппараты мокрой очистка газов по принципу действия?

4)0писать устройство и работу полых скрубберов.

5)0писать устройство и работу насадочных скрубберов. 6)Описать устройство и работу аппаратов ударно-инерционного типа.

7)0писать устройство и работу аппаратов центробежного типа. 8)0писать устройство и работу динамических газопромывателей.

9)0писать устройство и работу турбулентных пылеуловителей (скруббер Вентури).

10)0писать устройство и работу барботажно-пенных пылеуловителей.

11)Каковы особенности барботажно - пенных пылеуловителей с провальными и переливными решетками?

12) Как осуществляется процесс пылеулавливания в пенных аппаратах, его стадии?

13)Как производится расчет поступающей водына переливную ре­шетку пенного аппарата?

14)Что представляет собой стабили затор пенного слоя?

15)Дать сравнительный анализ аппаратов мокрой газоочистки.

 

Анализ шлама

Таблица 3

Время анализа	Расход слива Lсл, кг/c	Расход утечки Lyт, кг/с	Концент-рация суспензии в сливе Ссл, кг/кг	Концент-рация суспензии в утечке Сут, кг/кг

Используя полученные результаты измерений, выполнить следующее:

1) определить концентрацию пыли в воздухе на входе Сн и выходе Ск пылеуловителя и внести результаты в таблицы 1 и 2;

2) определить эффективность очистки воздуха для лабораторного пылеуловителя;

3) используя уравнения, приведенные в теоретической части, рассчитать требуемый расход поступающей на решетку воды L и сравнить с действительным;

4) определить действительную скорость воздуха в корпусе лабораторного пылеуловителя и сравнить с рекомендуемой;

5) сделать выводы.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

2) Лабораторная работа выполняется под контролем преподавателя или лаборанта. 3) Не оставлять без надзора работающую установку. 4) Не допускать пролива воды.

Схемы аппаратов ударно-инерционного типа

а - ударно-инерционный пылеуловитель; б - скруббер Дойля рис. 2.2

Методика выполнения работы и обработка результатов

1) провести анализ запыленности воздуха на входе в пылеуловитель, для чего: соединить пылевую камеру и воздуходувку с электросетью; взять чистый фильтр, взвесить его на аналитических весах с точностью до 0,1 мг;

Схема скруббера Вентури

 

1-труба-распылитель; 2- каплеуловитель выносной центробежный

Рис. 2.3

до 400°С и начальной концентрацией пыли до 30 г/м³. Скрубберы Вентури обеспечивают высокую эффективность очистки аэрозолей со средним размером частиц 1-2 мкм. Они широко используются в системах очистки газов от туманов. Эффективность очистки воздуха от тумана со средним размером частиц 0,3 мкм достигает 0,999, что вполне сравнимо с высокоэффективными фильтрами.

В барботажных аппаратах очищаемые газы в виде пузырьков проходят через спой жидкости. Вследствие большой поверхности соприкосновения газов с жидкостью газ очищается от взвешенных частиц. Эффективность подобных аппаратов достаточно велика при улавливании частиц размером dч > 1 мкм. Производительность этих аппаратов невелика, поэтому они находят ограниченное применение в промышленности.

Более широко применяют пенные (барботажно-пенные) газопромыватели с провальной и перепивной решетками (рис. 2.4).

В аппаратах с переливными решетками допустимы значительные колебания нагрузки по газу и жидкocти и расходуется примерно в 3 раза меньше жидкости, чем в аппаратах с провальными решетками. Однако решетки провального типа меньше забиваются пылью, поскольку стекающая в отверстия жидкость смывает осадок с решетки. Пенные

Схема лабораторной установки

1- корпус; 2-верхняя крышка; 3-нижняя крышка; 4-решетка; 5-приемнык штуцер; 6 - сливной штуцер; 7 - водной штуцер; 8 – фипьтродержатель; 9 - фильтр; 10-сосуд; 11 -колбы; 12-пылевая камера.

Рис. 3.1

 

Известны пенные аппараты состабипизатором пенного слоя. Па провальной решетке устанавливается стабилизатор, представляющий собой сотовую решетку из вертикально расположенных пластин, разделяющих сечение аппарата и пенный спой на небольшие ячейки. Благодаря стабилизатору происходит значительное накопление жидкости на тарелке, увеличение высоты пены по сравнению с провальной тарелкой без стабилизатора. Применение стабилизатора позволяет существенно сократить расход воды на орошение аппарата.

Современные барботажно-пенные пылеуловители обеспечивают эффективность очистки паза от мелкодисперсной пыли 0,95-0,96 при удельных расходах воды 0,30,5 л/м³.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Писание лабораторной установки

В корпусе 1 пылеуловителя смонтированы приемный штуцер 5 для подачи воды на решетку из сосуда, сливной штуцер 6 для отвода шлама, образующегося над… Пылевая камера 12 служит для приведения во взвешенное состояние пыли,… При включении воздуходувки воздух поступает в пылевую камеру

Схемы пенных пазопромывателей

а - с провальной решеткой; б - с переливной решеткой;

1 - корпус; 2 - решетка (перфорированная Полка); 3 - сливной порог.

Рис. 2.4

пылеуловители бывают однополочные и двухпопочные. Выбор числа полок зависит главным образом от степени запыленности газа. При содержании пыли в газе не более 0,02 кг/м³ применяются однополочные аппараты Решетки с переливом имеют отверстия диаметром 2-бмм. Провальнуе решетки могут быть дырчатыми и щелевыми. Дырчатые решетки имеют отверстия диаметром 4-8мм. Ширину щелей обычно принимают 2-4мм; Форма отверстий выбирается из конструктивных соображений, а их размер исходя из вероятности забивки пылью.

Пыль улавливается слоем жидкости и пены, которая образуется при взаимодействии газа и жидкости. Выделяют следующие стадии процесса улавливания пыли в пенных аппаратах: инерционное осаждение частиц в подрешеточном пространстве; первую стадию улавливания частиц пыли в жидком или пенном слое («механизм удара»); вторую стадию улавливания частиц пыли в пенном слое (инерционно-турбулентное осаждение частиц на поверхности пены).

Эффективность улавливания пыли в подрешеточном пространстве

 

значительна при улавливании пыли размером частиц более 10 мкм. Преобладающим в работе пенных аппаратов для пылеулавливания является «механизм удара. Эффективность этого механизма намного больше эффективности других механизмов.

Скорость газа в аппарате - один из важнейших факторов, I определяющих хорошее ценообразование и, следовательно, эффективность очистки. Допустимый диапазон скорости составляет 0,5 - 3,5 м/с. При скорости до 1 м/с наблюдается барботажный режим работы аппарата., Дальнейший рост скорости газа в корпусе аппарата до 2-2,5 м/с сопровождается возникновением пенного слоя над жидкостью, что приводит к повышению эффективности очистки газа. Однако при скоростях выше 2 м/с начинается сильный брызгоунос и требуется установка специальных брызгоуловителей. По экспериментальным данным в газопромывателях, имеющих слой пены высотой 30-100мм, струйный прорыв газа, вызывающий разрушение пены и сильный брызгоунос, начинается при скоростях паза в полном сечении аппарата (под решеткой) от 2,7 до 3,5 м/с. Для обычных условий рекомендуемая скорость = 2 м/с.

Пылеуловитель может быть круглого или прямоугольного сечения. В первом случае обеспечивается более равномерное распределение газа, во втором - жидкости.

Расчет количества подаваемой на переливную решетку воды проводится различно, в зависимости от температуры поступающего газа. Для холодных (t<100°C) и сильно запыленных газов расход поступающей воды определяется из материального баланса пылеулавливания, для горячих газов (t > 100°С) - из теплового баланса. В сомнительных случаях выполняют оба расчета и выбирают наибольшее из полученных значений расхода.

Расход поступающей воды (на переливную решетку) L (кг/с), исходя из материального баланса пылеулавливания, равен /6/:

L=Lут+Lсл (2.1)

где Lyт - расход воды, стекающей через отверстия в решетке (утечка), кг/с; Lcл - расход воды, стекающей через сливной порог (слив), кг/с. Величина Lyт (кг/с) определяется следующим образом: (22)

 

где Gn-массовый расход уловленной пыли (кг/с);

Сут - концентрация суспензии в утечке, кг пыли/кг воды

Кр - коэффициент распределения пыли между утечкой и сливом

При определении расхода Lyт в м/с выражение (2.2) примет вид:

Коэффициент распределения Кр выражается отношением расхода пыли, попадающей, к общему расходу уловленной пыли;

Кр=0,6-0,8, в расчетах обычно принимают Кр= 0,7

Расход уловленной пыли Gn (кг/с) момет быть определен по соотношению

Gn = QнCн (24)

где Qн - расход газа, поступающего в аппарат при рабочих условиях, м/с,

Сн - начальная концентрация пыли в газе, кг/м³;

- эффективность очистки, доли единицы.

Концентрация суспензии в утечке, как правило, находится в пределах Сут = 0,2 кг/кг (для не склонных к слипанию минеральных пылей)

Сут = 0,05 кг/кг (для цементирующихся пылей). Получение суспензии С > 0,2 кг/кг может вызвать забивание отверстий решетки (особенно мелких). Получение суспензии с С < 0,05 кг/кг нерационально ввиду ее слишком больших объемов, поэтому ориентировочно можно принять Сут = 0.125 кг/кг П1.

Поскольку в утечку попадает больше пыли, чем в слив, то для уменьшения общего расхода воды целесообразно уменьшать величину Lст. Однако слишком, сильная утечка создает неравномерность высоты слоя воды на решетке. Поэтому расчетах рекомендуется принимать Lсл = Lут. Исходя из этого, выражение (2.1) приводится к виду:

Скорость газа в отверстиях переливной решетки выбирается исходя из обеспечения необходимой величины утечки. При диаметрах отверстий d₀ =2-Змл скорость газа должна составлять

6-8 м/с, а при d₀- 4 - 6 мм ₀=10-13 м/с. При скорости паза в отверстиях ₀ <6-8м/с утечка сильно возрастает, а при ₀ > 10-13 резко снижается, что мажет вызвать забивание решетки пылью или сильное брызгообразование.